Пакет os

Содержание

1. Введение
2. Рабочая директория
3. Просмотр файлов и папок
4. Создание и удаление папок
5. Работа с файлами
6. Переменные окружения
7. Запуск системных команд
8. Информация о системе
9. Практические задачи

Введение

Модуль os предоставляет функции для взаимодействия с операционной системой. Это один из наиболее важных модулей стандартной библиотеки Python для системного программирования.

    import os

    # Проверяем тип операционной системы
    print(f"Имя ОС: {os.name}") # 'posix', 'nt', 'java'
    print(f"Разделитель путей: {os.sep}")
    print(f"Разделитель строк: {os.linesep}")

Рабочая директория

os.getcwd() — получить текущую рабочую директорию

    import os

    # Получаем текущую рабочую директорию
    current_dir = os.getcwd()
    print(f"Текущая директория: {current_dir}")

os.chdir(path) — изменить рабочую директорию

    import os

    # Сохраняем текущую директорию
    original_dir = os.getcwd()

    # Переходим в другую директорию
    try: os.chdir("/tmp") # Linux/macOS
        # os.chdir("C:\\Temp") # Windows
        print(f"Новая директория: {os.getcwd()}")

        # Возвращаемся обратно
        os.chdir(original_dir)
        print(f"Вернулись в: {os.getcwd()}")
    except FileNotFoundError as e:
        print(f"Директория не найдена: {e}")
    except PermissionError as e:
        print(f"Нет прав доступа: {e}")

Просмотр файлов и папок

os.listdir(path='.') — список файлов и директорий

    import os

    # Список содержимого текущей директории
    items = os.listdir()
    print(f"Содержимое текущей директории: {items}")

    # Список содержимого конкретной директории
    if os.path.exists("/tmp"):
        tmp_items = os.listdir("/tmp")
        print(f"Содержимое /tmp: {tmp_items}")

    # Фильтрация файлов по расширению
    py_files = [f for f in os.listdir() if f.endswith('.py')]
    print(f"Python файлы: {py_files}")

os.scandir(path='.') — более эффективный способ (Python 3.5+)

    import os

    # Использование scandir (контекстный менеджер)
    with os.scandir('.') as entries:
       for entry in entries:
          print(f"Имя: {entry.name}")
          print(f" Путь: {entry.path}")
          print(f" Это файл: {entry.is_file()}")
          print(f" Это директория: {entry.is_dir()}")
          print(f" Это символическая ссылка: {entry.is_symlink()}")
          рrint(f" inode номер: {entry.inode()}")
          print() 

Создание и удаление папок

os.mkdir(path, mode=0o777) — создать директорию

    import os

    # Создание одной директории
    os.mkdir("новая_папка")
    print("Папка создана")

    # Создание с указанием прав (Unix-like системы)
    os.mkdir("защищенная_папка", mode=0o755)

    # Обработка ошибок
    try:
        os.mkdir("существующая_папка")
    except FileExistsError:
        print("Папка уже существует")

os.makedirs(name, mode=0o777, exist_ok=False) — создать вложенные директории

    import os

    # Создание вложенной структуры директорий
    os.makedirs("проект/исходники/модули")
    print("Вложенные директории созданы")

    # Создание с флагом exist_ok (не вызывает ошибку если существует)
    os.makedirs("проект/документы", exist_ok=True)

    # Создание сложной структуры
    paths = [ "данные/сырые/2024",
              "данные/обработанные/2024",
              "модели/обученные",
              "модели/тестовые" ]

    for path in paths:
        os.makedirs(path, exist_ok=True)

os.rmdir(path) — удалить пустую директорию

    import os

    # Удаление пустой директории
    if os.path.exists("пустая_папка") and os.path.isdir("пустая_папка"):
        if not os.listdir("пустая_папка"): # Проверяем что папка пуста
            os.rmdir("пустая_папка")
            print("Пустая папка удалена")

    # Обработка ошибок
    try:
       os.rmdir("непустая_папка")
    except OSError as e:
       print(f"Не удалось удалить: {e}")

os.removedirs(name) — рекурсивное удаление пустых директорий

    import os

    # Создаем структуру директорий
    os.makedirs("a/b/c/d", exist_ok=True)

    # Удаляем все пустые директории в цепочке
    os.removedirs("a/b/c/d") # Удалит d, затем c, затем b, затем a если все они пусты

Работа с файлами

os.remove(path) — удалить файл

    import os

    # Создаем тестовый файл
    with open("тестовый_файл.txt", "w") as f:
    f.write("Тестовое содержимое")

    # Удаляем файл
    if os.path.exists("тестовый_файл.txt"):
        os.remove("тестовый_файл.txt")
        print("Файл удален")

    # Удаление с обработкой ошибок
    def безопасное_удаление(путь):
        try:
            os.remove(путь)
            print(f"Файл {путь} удален")
            return True
        except FileNotFoundError:
            print(f"Файл {путь} не найден")
            return False
        except PermissionError:
            print(f"Нет прав для удаления {путь}")
            return False
        except IsADirectoryError:
            print(f"{путь} является директорией, используйте os.rmdir()")
            return False безопасное_удаление("несуществующий.txt")

os.rename(src, dst) — переименовать или переместить

    import os

    # Создаем тестовый файл
    with open("старое_имя.txt", "w") as f:
        f.write("Содержимое файла")

    # Переименовываем файл
    os.rename("старое_имя.txt", "новое_имя.txt")
    print("Файл переименован")

    # Перемещаем файл в другую директорию
    os.makedirs("архив", exist_ok=True)
    os.rename("новое_имя.txt", "архив/новое_имя.txt")
    print("Файл перемещен")

    # Безопасное переименование
    def безопасное_переименование(старый_путь, новый_путь):
       if not os.path.exists(старый_путь):
           print(f"Исходный файл {старый_путь} не существует")
           return False
       try:
           os.rename(старый_путь, новый_путь)
           print(f"Успешно: {старый_путь} -> {новый_путь}")
           return True
       except FileExistsError:
           print(f"Файл {новый_путь} уже существует")
           return False
       except PermissionError: print(f"Нет прав для переименования")
           return False

os.replace(src, dst) — атомарная замена

import os

# os.replace заменяет файл атомарно (в одну операцию)
with open("данные.txt", "w") as f:
    f.write("Старые данные")

# Атомарная замена
os.replace("данные.txt", "резервные_данные.txt")
print("Файл заменен атомарно")

os.unlink(path) — удалить файл (аналог remove) Удаляет файл или символическую ссылку.

import os

# Создаем файл
with open("целевой_файл.txt", "w") as f:
    f.write("Целевой файл")

# Создаем символическую ссылку (Unix-like системы)
if os.name != 'nt':  # Не в Windows
    os.symlink("целевой_файл.txt", "ссылка.txt")
    print("Символическая ссылка создана")

    # os.unlink удаляет ссылку, но не целевой файл
    os.unlink("ссылка.txt")
    print("Ссылка удалена, целевой файл остался")

    # Удаляем целевой файл
    os.unlink("целевой_файл.txt")
else:
    print("Символические ссылки поддерживаются только в Unix-like системах")

Переменные окружения

os.environ — словарь переменных окружения

import os

# Просмотр всех переменных окружения
print("Все переменные окружения:")
for key, value in os.environ.items():
    print(f"{key} = {value}")

# Получение конкретной переменной
path = os.environ.get('PATH', 'Не установлен')
home = os.environ.get('HOME', os.environ.get('USERPROFILE', 'Неизвестно'))
print(f"PATH: {path[:50]}...")
print(f"Домашняя директория: {home}")

# Установка переменной окружения (только для текущего процесса)
os.environ['MY_APP_MODE'] = 'development'
print(f"MY_APP_MODE: {os.environ.get('MY_APP_MODE')}")

# Удаление переменной
del os.environ['MY_APP_MODE']

os.getenv(key, default=None) — безопасное получение переменной

import os

# Безопасное получение с значением по умолчанию
python_path = os.getenv('PYTHONPATH', '/usr/lib/python3.10')
debug_mode = os.getenv('DEBUG', 'false').lower() == 'true'
port = int(os.getenv('PORT', '8080'))

print(f"Python path: {python_path}")
print(f"Debug mode: {debug_mode}")
print(f"Port: {port}")

# Пример конфигурации из переменных окружения
config = {
    'database_url': os.getenv('DATABASE_URL', 'sqlite:///db.sqlite3'),
    'secret_key': os.getenv('SECRET_KEY', 'dev-secret-key'),
    'log_level': os.getenv('LOG_LEVEL', 'INFO')
}

print("Конфигурация:", config)

os.putenv(name, value) и os.unsetenv(name) — устаревшие методы

import os

    # Установка переменной (лучше использовать os.environ)
    os.putenv('TEMP_VAR', 'temp_value')
    # Удаление переменной
    os.unsetenv('TEMP_VAR') # Важно: putenv/unsetenv не обновляют os.environ автоматически
    # Рекомендуется использовать os.environ напрямую
    os.environ['MY_VAR'] = 'value' # Предпочтительный способ

Запуск системных команд

os.system(command) — выполнить команду в оболочке

import os

# Простые команды
return_code = os.system("echo Hello World")
print(f"Код возврата: {return_code}")

# Платформозависимые команды
if os.name == 'nt':  # Windows
    os.system("dir")
    os.system("ping -n 2 google.com")
else:  # Unix-like
    os.system("ls -la")
    os.system("ping -c 2 google.com")

# Проверка кода возврата
result = os.system("несуществующая_команда")
if result != 0:
    print("Команда завершилась с ошибкой")

os.popen(command, mode='r', buffering=-1) — выполнить команду и получить вывод

import os

# Получение вывода команды
output = os.popen("ls -la").read()
print("Вывод команды ls -la:")
print(output)

# Чтение вывода построчно
with os.popen("ps aux") as proc:
    for i, line in enumerate(proc, 1):
        if i <= 5:  # Только первые 5 строк
            print(f"{i}: {line.strip()}")

# Проверка доступности программы
def программа_установлена(имя_программы):
    if os.name == 'nt':
        command = f"where {имя_программы}"
    else:
        command = f"which {имя_программы}"

    result = os.popen(command).read().strip()
    return bool(result)

print(f"Python установлен: {программа_установлена('python')}")

os.startfile(path) — открыть файл в ассоциированной программе (только Windows)

import os

if os.name == 'nt':  # Проверяем что это Windows
    # Открытие файлов в ассоциированных программах
    os.startfile("document.pdf")  # Откроет в PDF-ридере
    os.startfile("image.jpg")     # Откроет в просмотрщике изображений

    # Открытие директории в проводнике
    os.startfile("C:\\Users")
else:
    print("os.startfile() доступен только в Windows")

Информация о системе

os.name — имя операционной системы

import os

print(f"Имя ОС: {os.name}")  # 'posix', 'nt', 'java'

# Определение платформы
if os.name == 'nt':
    print("Это Windows")
elif os.name == 'posix':
    print("Это Unix-like система (Linux, macOS, BSD)")
else:
    print("Неизвестная ОС")

os.sep и os.altsep — разделители путей

import os

print(f"Основной разделитель путей: '{os.sep}'")
print(f"Альтернативный разделитель: '{os.altsep}'")

os.cpu_count() — количество процессоров

import os

cpu_count = os.cpu_count()
print(f"Количество CPU: {cpu_count}")

# Использование для параллельных задач
if cpu_count:
    workers = min(cpu_count, 4)  # Не более 4 воркеров
    print(f"Рекомендуемое количество потоков: {workers}")

os.urandom(n) — криптографически безопасные случайные байты

import os
import base64

# Генерация случайных байтов
random_bytes = os.urandom(16)
print(f"Случайные байты: {random_bytes.hex()}")

# Генерация токена
token = base64.urlsafe_b64encode(os.urandom(32)).decode()
print(f"Случайный токен: {token}")

os.getpid(), os.getppid() — идентификаторы процессов

import os

# ID текущего процесса
pid = os.getpid()
print(f"ID текущего процесса: {pid}")

# ID родительского процесса
ppid = os.getppid()
print(f"ID родительского процесса: {ppid}")

Практические задачи

Задача 1: Мониторинг директории

import os
import time

def мониторинг_директории(директория, интервал=5):
    """
    Мониторит изменения в директории
    """
    print(f"Начинаем мониторинг директории: {директория}")

    предыдущие_файлы = set(os.listdir(директория))

    try:
        while True:
            time.sleep(интервал)
            текущие_файлы = set(os.listdir(директория))

            новые = текущие_файлы - предыдущие_файлы
            удаленные = предыдущие_файлы - текущие_файлы

            if новые:
                print(f"[{time.strftime('%H:%M:%S')}] Новые файлы: {новые}")
            if удаленные:
                print(f"[{time.strftime('%H:%M:%S')}] Удаленные файлы: {удаленные}")

            предыдущие_файлы = текущие_файлы

    except KeyboardInterrupt:
        print("\nМониторинг завершен")

# Запуск мониторинга текущей директории
# мониторинг_директории('.', интервал=2)

Задача 2: Пакетное переименование файлов

import os
import re

def пакетное_переименование(директория, шаблон, замена):
    """
    Переименовывает файлы по шаблону
    """
    if not os.path.exists(директория):
        print(f"Директория {директория} не существует")
        return

    переименовано = 0
    ошибки = 0

    for имя_файла in os.listdir(директория):
        полный_путь = os.path.join(директория, имя_файла)

        if os.path.isfile(полный_путь):
            новое_имя = re.sub(шаблон, замена, имя_файла)

            if новое_имя != имя_файла:
                новый_путь = os.path.join(директория, новое_имя)
                try:
                    os.rename(полный_путь, новый_путь)
                    print(f"  {имя_файла} -> {новое_имя}")
                    переименовано += 1
                except Exception as e:
                    print(f"  Ошибка при переименовании {имя_файла}: {e}")
                    ошибки += 1

    print(f"\nИтог: переименовано {переименовано} файлов, ошибок: {ошибки}")

# Пример использования
пакетное_переименование(
    директория=".",
    шаблон=r"фото_(\d+)\.jpg",
    замена=r"image_\1.jpg"
)

Задача 3: Поиск дубликатов файлов

import os
import hashlib

def поиск_дубликатов_файлов(директория):
    """
    Находит дубликаты файлов по содержимому
    """
    if not os.path.exists(директория):
        print(f"Директория {директория} не существует")
        return {}

    хеши_файлов = {}
    дубликаты = {}

    for корень, папки, файлы in os.walk(директория):
        for имя_файла in файлы:
            полный_путь = os.path.join(корень, имя_файла)

            try:
                # Вычисляем хеш файла
                with open(полный_путь, 'rb') as f:
                    хеш = hashlib.md5(f.read()).hexdigest()

                # Проверяем на дубликаты
                if хеш in хеши_файлов:
                    if хеш not in дубликаты:
                        дубликаты[хеш] = [хеши_файлов[хеш]]
                    дубликаты[хеш].append(полный_путь)
                else:
                    хеши_файлов[хеш] = полный_путь

            except (IOError, OSError):
                continue

    # Выводим результаты
    if дубликаты:
        print("Найдены дубликаты файлов:")
        for хеш, пути in дубликаты.items():
            print(f"\nФайлы с одинаковым содержимым:")
            for путь in пути:
                print(f"  {путь}")
    else:
        print("Дубликаты не найдены")

    return дубликаты

# Пример использования
дубликаты = поиск_дубликатов_файлов(".")